案例教學法在材料與化工安全工程教學中的應(yīng)用探索

王桂香　吉明波　巫瑞智　薛云　馮靜　馬福秋

摘? 要：案例教學是以學生為主體，以實際事件為依據(jù)，把理論和實際相結(jié)合，以增強學生的創(chuàng)造能力和實踐能力的一種教學方式。專業(yè)學位研究生課程材料與化工安全工程采用案例教學的意義：理論教學融入實踐教學、新的案例豐富教學內(nèi)容、提高學生的實踐創(chuàng)新能力和提高教師的工程實踐能力。通過教學過程中案例教學的實踐，發(fā)現(xiàn)真實案例融入課堂有助于課程思政教育、提升課堂互動、促進安全工程知識吸收、促進產(chǎn)教融合和提升專業(yè)學位研究生的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：案例教學法；材料與化工安全工程；教學方法；人才培養(yǎng)；應(yīng)用效果

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）13-0122-04

Abstract： Case teaching is a teaching method that takes students as the main body， takes actual events as the basis， combines theory with practice， and enhances students' creative ability and practical ability. The significance of case teaching in Material and Chemical Safety Engineering for professional degree postgraduates： the theory teaching is integrated into practice teaching， new cases enrich teaching content， improve students' practical innovation ability， and improve teachers' engineering practice ability. Through the practice of case teaching in the teaching process， it is found that the integration of real cases into the classroom is helpful to ideological and political education， improve classroom interaction， promote the absorption of safety engineering knowledge， promote the integration of industry and education， and improve the quality of talent training for professional degree postgraduates.

Keywords： case teaching method; Material and Chemical Safety Engineering; teaching method; talent training; application effect

教育部、人力資源社會保障部《關(guān)于深入推進專業(yè)學位研究生培養(yǎng)模式改革的意見》（教研〔2013〕3號）等文件明確提出，圍繞培養(yǎng)目標，優(yōu)化課程體系框架，優(yōu)選教學內(nèi)容[1]，突出課程實用性和綜合性，增強理論與實際的聯(lián)系。創(chuàng)新教學方法，加強案例教學、模擬訓練等教學方法的運用。《專業(yè)學位研究生教育發(fā)展方案（2020—2025）》提出，專業(yè)學位研究生教育是以實踐能力培養(yǎng)為重點、以產(chǎn)教融合為途徑的中國特色專業(yè)學位培養(yǎng)模式[2]，面對新時代的新要求，還存在一些問題：培養(yǎng)模式仍需創(chuàng)新，培養(yǎng)質(zhì)量亟待提高[3]。因此要大力提升專業(yè)學位研究生教育質(zhì)量，將教學案例編寫等教學成果納入教師評價、考核體系中。

一? 案例教學法在材料與化工安全工程中應(yīng)用的意義

（一）? 案例教學法的定義及發(fā)展

案例教學是以學生為中心，以真實案例為基礎(chǔ)，通過呈現(xiàn)典型事件情境，引導學生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，從而掌握理論、提高創(chuàng)新能力的一種專業(yè)學位研究生重要的教學方式[4]。案例教學法興起于1920年，美國哈佛商學院將商業(yè)管理的真實事件作為教學案例，引導學生參與課堂討論，取得了較好的教學效果。案例教學于1990年后引入我國，在專業(yè)學位研究生教學改革中，為創(chuàng)新教學模式帶來巨大轉(zhuǎn)變：加強了課堂上的師生互動，提高了課堂活躍性；豐富了教學方法與手段；增強了理論聯(lián)系實際。

教育部《關(guān)于加強專業(yè)學位研究生案例教學和聯(lián)合培養(yǎng)基地建設(shè)的意見》（教研〔2015〕1號）指出，重視案例編寫，提高案例質(zhì)量；積極開展案例教學，創(chuàng)新教學模式；加強師資培訓與交流，開展案例教學研究[5]。加強案例教學是強化專業(yè)學位研究生實踐能力培養(yǎng)，促進教學與實踐有機融合的重要途徑。工科專業(yè)課有較多的圖片資料，材料與化工安全工程所涉及的部分內(nèi)容還有大量的視頻與真實情境，采用案例教學對于課堂內(nèi)容的消化與吸收也是有效的輔助教學手段。

因此，案例教學對于強化專業(yè)學位研究生的實踐能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)有非常重要的意義，是專業(yè)學位研究生培養(yǎng)模式改革的重要手段。

（二）? 本課程采用案例教學法的意義

材料與化工安全工程課程為材料與化工專業(yè)學位研究生的專業(yè)必修課。材料與化工安全工程課程的主要內(nèi)容有毒物學與工業(yè)衛(wèi)生、泄漏源模型、有毒物質(zhì)泄漏及擴散模型、火災(zāi)爆炸、防火防爆、泄壓系統(tǒng)、反應(yīng)熱危險性、納米材料危險特性、金屬材料安全可靠性和輻射防護與核安全文化等。材料與化工生產(chǎn)具有工藝復雜、原材料有毒、產(chǎn)品易燃易爆、反應(yīng)放熱及核輻射等特點，本課程通過教授材料、化工、核化工生產(chǎn)中的危險因素，事故應(yīng)急救援與處置等，增強學生的安全意識，培養(yǎng)學生的獨立思維和解決問題的能力，增加研究生的材料及化工安全知識和增強其安全生產(chǎn)意識，為將來從事材料、化工相關(guān)行業(yè)打下良好的基礎(chǔ)[6]。傳統(tǒng)的教學方法為課堂授課，由于較多的教學內(nèi)容與理論知識，幾乎采取“滿堂灌”的教學模式，學生聽課效果不好，課堂接受知識程度也較差。本教學團隊分析了材料與化工安全工程課程特點與教學過程中的難點，提出并實踐了案例教學，引入圖片、視頻等多種媒介，使學生的積極性明顯提升，極大地增強了教學效果。

在專業(yè)學位研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中，本課程采用案例教學法的意義：①改變傳統(tǒng)教學模式，將理論教學通過“啟發(fā)式”“引導式”“研討式”融入實踐教學，使學生在課程上獨立思考。由于采用真實的案例，學生的積極性很高，事件的啟示也很深刻。②案例庫可長期使用，每年需補充新的案例，豐富教學內(nèi)容。③案例教學可提高學生的實踐創(chuàng)新能力，滿足培養(yǎng)高層次創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的要求。④案例教學可提高教師的教學能力和水平，提升教師的工程實踐背景。

二? 案例教學法在材料與化工安全工程中應(yīng)用的效果

（一）? 真實案例融入課程思政教育

目前，90%以上的研究生為從未參加工作的大學畢業(yè)生，對實驗室安全、生產(chǎn)安全沒有切身體會與深入的認識。在進入實驗室或入企實踐初期，還要進行相關(guān)的安全培訓，考核合格才允許從事科研工作。但學生往往將這種培訓當成一次考試，沒有深層次的認識。因此，在案例教學過程中，不僅要教會學生各種安全問題及處理方式，還要使學生從思想上對安全工程有深刻的理解與認知，在實踐工作中做到專業(yè)而全面。

在專業(yè)教學中充分挖掘思想政治教育的資源，同時強化立德樹人意識在專業(yè)課教學中的作用，在課堂理論教學與案例教學的傳授過程中，注重教化教育理念的滲透[7]。本課程采用真實案例，如某大學實驗室的爆炸事件，究其原因不得不令人深思。在案例教學中融入課程思政教育，可補充學生專業(yè)知識與武裝學生的頭腦，從而指導實踐工作。

印度博帕爾毒氣泄漏案：位于博帕爾的美國聯(lián)合碳化物屬下的聯(lián)合碳化物（印度）有限公司的一家農(nóng)藥廠在1984年12月3日凌晨發(fā)生異氰酸甲酯（MIC）泄漏，泄漏量達到驚人的30噸，隨著液體的流動傳播，最終導致2萬多人喪生，20萬人受到波及。如此慘烈的事故讓我們不得不提高警惕，在生產(chǎn)過程中，提高經(jīng)濟效益不能以降低設(shè)備安全防護措施為代價。課上講述該案例時，多數(shù)同學對該事故中喪生的人數(shù)之多感到驚訝，也深刻認識到安全的重要性?；ば袠I(yè)的生產(chǎn)過程本就存在各種潛在的危險，這就要求企業(yè)不僅要有產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，更要有安全規(guī)劃，對各種可能發(fā)生的安全事故做預案準備，并對生產(chǎn)及維修工人進行安全教育，提前備好防毒面具等防護裝備，不能讓工人在遇到危險時手足無措。

同學們表示，要用學到的專業(yè)知識減少生產(chǎn)事故的發(fā)生，造福社會。

（二）? 案例教學提升課堂互動

本課程理論內(nèi)容較多，傳統(tǒng)的教學模式多為“填鴨式”，課堂氣氛過于沉悶，學生應(yīng)付考試之后也不會有太深刻的印象。案例教學實施過程中，老師提前布置作業(yè)，讓學生查閱資料后在課堂上進行討論與深入，一次次事件就是一個個活躍課堂的開端。學生積極參與到案例收集、整理與分析的過程中，對案例涉及的理論往往會有深入的認識和理解，不僅學習到了理論，也豐富了實踐技能。

在本課程的教學過程中，以毒物學與工業(yè)衛(wèi)生這部分內(nèi)容為例，上課前讓學生提前查找劇毒物污染萊茵河事件，在課程上進行分組討論，不僅了解了劇毒物對生物體的影響，還提到每種劇毒物的劑量等，有的同學還延伸到印度博帕爾毒氣泄漏案，為下一章泄漏源模型做好鋪墊。通過學習與交流，學生掌握了已知有毒物毒性知識及管理知識。

8·12天津濱海新區(qū)爆炸事故的照片展示及視頻播放，給學生留下很深的印象并造成較大沖擊，事故的起因是違規(guī)大量儲存的硝化棉在搬運過程中因員工的粗暴操作，使得硝化棉在裝箱時出現(xiàn)了包裝破損及硝化棉散落的現(xiàn)象。高溫導致硝化棉燃燒，引燃鄰近的硝酸銨發(fā)生第一次爆炸，距離此爆炸點的其他氧化性物質(zhì)等發(fā)生了二次爆炸。雖然后續(xù)進行了事故處置與追責，但是這次事故造成的巨大傷害引人深思與警醒。學生課上都發(fā)表了自己對本次事件的看法及與課堂知識的關(guān)系。通過對安全事故的了解與學習，學生更加深刻地認識到強化自身安全意識及責任的重要性。意識決定行動，細節(jié)決定成敗，事故的背后勢必隱藏著數(shù)次的生產(chǎn)安全隱患。這就要求相關(guān)從業(yè)人員及政府有關(guān)部門強化自身的安全防范意識，將制度落實到實處，重視生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的每一個問題，在細節(jié)處做好預防工作以減少隱患的發(fā)生。

案例教學過程中，課堂氛圍十分活躍，有的學生對某些事件記憶猶新、印象深刻，結(jié)合理論學習，對企業(yè)安全工程知識有深入的認知與重視，極大地避免未來事故的發(fā)生。

（三）? 案例教學促進安全工程知識吸收

安全工程的知識對于從事材料與化工行業(yè)的專業(yè)學位研究生非常重要，因此，本課程的教學目的是要求學生掌握多數(shù)章節(jié)的內(nèi)容。如何做到將知識吸收而不是為了完成一門課程的學習呢？活躍的、有序的、有設(shè)計的課堂教學是非常有必要的。

在本課程的教學過程中，引入11·22青島輸油管道爆炸事件，分析該事件的成因，主要是因為海水倒灌導致管道腐蝕變薄，管道破裂導致原油泄漏。在原油泄漏之后，現(xiàn)場處理人員又利用液壓破碎錘對地下管道蓋板進行鉆孔，碰撞產(chǎn)生火花，引起油氣的爆炸。通過案例分析與討論，學生掌握了金屬腐蝕概念、腐蝕的特征、腐蝕的危害、腐蝕的控制、材料腐蝕程度的表示方法、腐蝕的檢測及金屬材料安全可靠性等知識。通過案例引入腐蝕管理的內(nèi)涵、理念與重要性。侯保榮院士提到，腐蝕管理需要全員參與，這樣才有可能將事故的危害降到最低。

火災(zāi)爆炸章節(jié)中，引入2·18清華大學一實驗室爆炸事故，事故的原因是使用氫氣過程中造成氫氣燃燒并發(fā)生爆炸。通過案例分析與課堂討論，學生掌握了燃燒三角形及燃燒四面體、燃燒條件及機理、爆燃與爆轟等知識，同學們還提到粉塵爆炸及10·24南京航天航天大學實驗室爆燃事故的原因。通過案例引入實驗室安全的重要性、火災(zāi)及爆炸原因的預防措施等，大大提升了學生們的安全意識。課堂上播放了邦斯菲爾德油庫爆炸的視頻，是蒸氣云爆炸的典型案例，由于油罐液位計失靈，管網(wǎng)持續(xù)送料，導致在儲罐圍堰區(qū)域形成爆炸性汽油蒸氣云，操作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)液位計的損壞，導致蒸氣云不斷擴大而沒有急救措施，最終發(fā)生多次爆炸，造成巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失。該事故的發(fā)生過程警示了學生，從安全角度出發(fā)，防止蒸氣云爆炸最好的方法是阻止物質(zhì)的釋放，同時也要安裝自動隔斷閥以便泄漏初期能及時關(guān)閉系統(tǒng)，對操作人員進行安全培訓，讓安全二字時刻懸掛心間。課堂學習過程中，學生們都增強了安全意識，將安全知識與化工生產(chǎn)過程聯(lián)系了起來。課程結(jié)束后，針對案例教學設(shè)計了不記名調(diào)查問卷，參與人數(shù)為150人，設(shè)計了如下6個題目：A.案例教學對本課程目標達成度；B.案例教學加深了對本課程知識點的記憶；C.應(yīng)用本課程的知識分析工程問題；D.您在課堂上專注于學習的時間比例是多少；E.本課程的案例對您的警示深入程度；F.這門課對您今后選擇本專業(yè)發(fā)展的影響程度？圖1為案例教學調(diào)查問卷結(jié)果。從圖1中可看出，通過案例教學，學生認為案例較生動形象，課程目標達成度為95%；案例教學鞏固加深了本課程知識點的記憶，平均值為90%；通過對具體案例的分析，應(yīng)用本課程的知識分析工程問題達到98%，這對于專業(yè)學位研究生的分析工程問題能力有較好的提升作用；案例教學過程中，學生課堂關(guān)注度比純理論授課高，達到88%；本課程的個別案例采用視頻的方式，直觀地看到事故造成的后果與損失，對學生警示深刻，達到96%，多數(shù)學生表示以后工作中一定從多方面注意安全問題，減少不必要的損失與事故；最后一個問題“這門課對您今后選擇本專業(yè)發(fā)展的影響程度？”，僅有26%的同學認為，材料與化工過程涉及到的安全問題教多，會對其就業(yè)方向有影響，大多數(shù)同學表示愿意從事本專業(yè)，提升自己專業(yè)知識，重視安全問題。

（四）? 促進產(chǎn)教融合，提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量

專業(yè)學位碩士研究生的培養(yǎng)途徑為產(chǎn)教融合，培養(yǎng)重點是實踐創(chuàng)新能力[8]。哈爾濱工程大學煙臺研究院材料與化工專業(yè)碩士學位研究生的培養(yǎng)模式為一年級在校內(nèi)上理論課，二年級進入企業(yè)進行課題研究，三年級在企業(yè)與學校雙向流動，完成畢業(yè)論文，進行答辯。培養(yǎng)目標是為企業(yè)輸送專業(yè)型、復合型、創(chuàng)新型的人才。為了進一步深化產(chǎn)教融合，煙臺研究院材料與化工專業(yè)與萬華化學集團股份有限公司、煙臺東誠藥業(yè)集團股份有限公司、泰和新材集團股份有限公司分別設(shè)立三個“專班”：“萬華集團卓越工程師”“東誠藥業(yè)卓越工程師”“泰和新材卓越工程師”。企業(yè)參與研究生招生、課程大綱制定，“專班”的學生研二時要去相應(yīng)的企業(yè)進行科研課題研究，因此，企業(yè)很重視學生的實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。企業(yè)派出專家到高校為研究生授課甚至參與校企聯(lián)合課程（企業(yè)專家授課超過50%），參與一年級理論學習過程。后期的教學大綱修訂中，本課程針對不同“專班”有不同的內(nèi)容，比如“萬華集團卓越工程師”，以化工方向的安全工程為主；“東誠藥業(yè)卓越工程師”增加了核安全方面的內(nèi)容；“泰和新材卓越工程師”增加了材料類的安全內(nèi)容，采用“訂單式”的培養(yǎng)模式，以滿足不同“專班”的需求，做到與入企實踐的有機銜接。學校組織教師學生去當?shù)仄髽I(yè)參觀學習，能更直觀地了解到企業(yè)安全的重要性，不僅提升了學校教師的實踐能力，也極大地拓寬了學生的視野。企業(yè)中有較多的關(guān)于安全工程的實際案例，企業(yè)專家參與課堂豐富了案例教學，可提升應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，深化產(chǎn)教融合。

三? 結(jié)束語

本文將案例教學法應(yīng)用于材料與化工安全工程課程，將真實事件案例融入到課堂理論教學中，提升專業(yè)學位研究生的創(chuàng)新能力與實踐能力。與傳統(tǒng)的課堂教學方式相比，案例教學法可以有效地激發(fā)學生的學習積極性，提高課堂的互動能力，促進理論知識的吸收，并在案例教學中融入課程思政教育，提升學生的安全工程意識與思維能力。案例教學模式可促進產(chǎn)教融合，有助于專業(yè)學位研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。在今后的教學過程中，繼續(xù)收集典型案例，完善案例庫，使案例教學真正成為提升專業(yè)學位研究生創(chuàng)新能力和實踐能力的一種行之有效的教學方法。

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基金項目：黑龍江省高等教育教學改革項目“‘多元協(xié)同、四位一體研究生學術(shù)競賽創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力培養(yǎng)探索”（SJGY20210222）、“‘雙創(chuàng)競賽背景下的‘創(chuàng)新+產(chǎn)業(yè)+商業(yè)三維一體化學生培養(yǎng)模式的研究與實踐”（SJGY20220103）；哈爾濱工程大學教學改革研究項目“新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式探究”（JG2022B0604）

第一作者簡介：王桂香（1978-），女，漢族，山西臨汾人，博士，副教授。研究方向為材料表面改性。